Ще срещнете стандарт моларен ентропия по обща химия, физическа химия и термодинамика курсове, така че е важно да разберете какво е ентропия и какво означава. Ето основните положения относно стандартната моларна ентропия и как да я използвате, за да правите прогнози за a химическа реакция.
Ключови задържания: Стандартна моларна ентропия
- Стандартната моларна ентропия се дефинира като ентропия или степен на произволност на един мол от пробата при стандартни държавни условия.
- Обичайните единици на стандартната моларна ентропия са джоули на мол Келвин (J / mol · K).
- Положителна стойност показва увеличение на ентропията, а отрицателна означава намаляване на ентропията на системата.
Какво е стандартна моларна ентропия?
Ентропията е мярка за случайността, хаоса или свободата на движение на частиците. Заглавната буква S се използва за означаване на ентропия. Въпреки това, няма да видите изчисления за проста "ентропия", тъй като концепцията е доста безполезна, докато не я поставите във форма, която може да се използва за сравнения за изчисляване на промяна на ентропията или ΔS. Ентропийните стойности са дадени като стандартна моларна ентропия, която е ентропия на един мол от веществото
при стандартни държавни условия. Стандартната моларна ентропия се обозначава със символа S ° и обикновено има единици джоули на мол Келвин (J / mol · K).Положителна и отрицателна ентропия
Вторият закон на термодинамиката гласи, че ентропията на изолираната система се увеличава, така че може би мисля, че ентропията винаги би се увеличила и тази промяна в ентропията с течение на времето винаги би била положителна стойност.
Както се оказва, понякога ентропията на системата намалява. Това нарушение на втория закон ли е? Не, защото законът се позовава на изолирана система. Когато изчислявате промяна на ентропията в настройката на лабораторията, вие решавате за система, но средата извън системата ви е готова да компенсира всички промени в ентропията, които може да видите. Докато Вселената като цяло (ако я считате за тип изолирана система), може да изпита една като цяло увеличението на ентропията с течение на времето, малките джобове на системата могат да изпитат отрицателно ентропия. Например, можете да почистите бюрото си, преминавайки от разстройство към поръчка. Химическите реакции също могат да преминат от случайност към ред. Общо взето:
Сгаз > Sразтвор > Sтеч > Sтвърд
Така че промяна в състоянието на материята може да доведе до положителна или отрицателна промяна на ентропията.
Предсказване на ентропия
В областта на химията и физиката често ще бъдете помолени да предскажете дали дадено действие или реакция ще доведе до положителна или отрицателна промяна в ентропията. Промяната в ентропията е разликата между крайна ентропия и първоначална ентропия:
ΔS = Sе - Саз
Можете да очаквате a положителен ΔS или увеличаване на ентропията, когато:
- твърд реагенти образуват течна или газообразна продукти
- течните реагенти образуват газове
- много по-малки частици се сливат в по-големи частици (обикновено се обозначават с по-малко молни продукти от реактивни моли)
А отрицателен ΔS или намаление на ентропията често се случва, когато:
- газообразни или течни реагенти образуват твърди продукти
- газообразните реагенти образуват течни продукти
- големи молекули се разделят на по-малки
- в продуктите има повече бенки, отколкото в реактивите
Прилагане на информация за ентропията
Използвайки указанията, понякога е лесно да се предвиди дали промяната в ентропията за химическа реакция ще бъде положителна или отрицателна. Например, когато трапезната сол (натриев хлорид) се образува от нейните йони:
Na+(aq) + Cl-(aq) → NaCl (s)
Ентропията на твърдата сол е по-ниска от ентропията на водните йони, така че реакцията води до отрицателен ΔS.
Понякога можете да прогнозирате дали промяната в ентропията ще бъде положителна или отрицателна чрез проверка на химичното уравнение. Например, в реакцията между въглероден окис и вода за получаване на въглероден диоксид и водород:
CO (g) + H2O (g) → CO2(ж) + Н2(Ж)
Броят молове на реагентите е същият като броя на бенките на продукта, всички химически видове са газове, а молекулите изглеждат със сравнима сложност. В този случай трябва да потърсите стандартните стойности на моларна ентропия на всеки химичен вид и да изчислите промяната в ентропията.
Източници
- Чанг, Реймънд; Brandon Cruickshank (2005). "Ентропия, свободна енергия и равновесие." Химия. McGraw-Hill Висше образование. стр. 765. ISBN 0-07-251264-4.
- Косанке, К. (2004). "Химическа термодинамика." Пиротехническа химия. Списание за пиротехника. ISBN 1-889526-15-0.